FR2615046A1 - Materiau composite fritte pour contact electrique et pastille de contact utilisant ledit materiau - Google Patents

Materiau composite fritte pour contact electrique et pastille de contact utilisant ledit materiau Download PDF

Info

Publication number
FR2615046A1
FR2615046A1 FR8706286A FR8706286A FR2615046A1 FR 2615046 A1 FR2615046 A1 FR 2615046A1 FR 8706286 A FR8706286 A FR 8706286A FR 8706286 A FR8706286 A FR 8706286A FR 2615046 A1 FR2615046 A1 FR 2615046A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
copper
composite material
contact
material according
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR8706286A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2615046B1 (fr
Inventor
Jean Ambier
Ambier Jean
Marie-Jo Francillon
Francillon Marie-Jo
Colette Allibert
Allibert Colette
Catherine Laugee
Laugee Catherine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merlin Gerin SA
Original Assignee
Merlin Gerin SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9350761&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FR2615046(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Merlin Gerin SA filed Critical Merlin Gerin SA
Priority to FR8706286A priority Critical patent/FR2615046B1/fr
Priority to DE8888400987T priority patent/DE3875649D1/de
Priority to EP88400987A priority patent/EP0290311B1/fr
Priority to US07/185,980 priority patent/US4919717A/en
Priority to YU85188A priority patent/YU46107B/sh
Priority to JP63105366A priority patent/JPS63293132A/ja
Priority to IN277/MAS/88A priority patent/IN171120B/en
Priority to TNTNSN88042A priority patent/TNSN88042A1/fr
Priority to PT87395A priority patent/PT87395B/pt
Priority to CN198888102580A priority patent/CN88102580A/zh
Publication of FR2615046A1 publication Critical patent/FR2615046A1/fr
Publication of FR2615046B1 publication Critical patent/FR2615046B1/fr
Application granted granted Critical
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0425—Copper-based alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/025—Composite material having copper as the basic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/027—Composite material containing carbon particles or fibres
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12903—Cu-base component
    • Y10T428/1291—Next to Co-, Cu-, or Ni-base component

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Contacts (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

MATERIAU COMPOSITE FRITTE CONTENANT 80 A 95 EN POIDS DU CUIVRE, 2 A 15 EN POIDS DE NICKEL ET 2 A 5 EN POIDS DE GRAPHITE. APPLICATION A LA FABRICATION DE PASTILLES DE CONTACTS ELECTRIQUES POUR APPAREILS BASSE TENSION.

Description

MATERIAU COMPOSITE FRITTE POUR CONTACT ELECTRIQUE ET PASTILLE DE
CONTACT UTILISANT LEDIT MATERIAU
La présente invention concerne un matériau composite fritté à base de cuivre destiné à être utilisé pour former des contacts électriques. Les matériaux de contacts classiques utilisés aujourd'hui dans les appareils basse tension, disjoncteurs, contacteurs ou interrupteurs, contiennent de 60 à 95 % d'argent afin d'obtenir
les performances demandées. Or l'argent est un matériau coûteux.
La présente invention a pour objet un matériau de contact meilleur marché que les matériaux classiques présentant néanmoins de bonnes caractéristiques en ce qui concerne la conductivité électrique et thermique, une grande résistance à l'oxydation et à l'érosion, une faible résistance de contact et
une faible tendance au soudage.
Le matériau selon l'invention est caractérisé en ce qu'il contient 80 à 95 % en poids de cuivre, 2 à 15 % en poids de nickel
et 2 à 5 % en poids de graphite.
Ce matériau à base de cuivre, contenant des particules de graphite et de nickel, est meilleur marché que l'argent et
présente de bonnes caractéristiques électriques et thermiques.
Le cuivre est utilisé essentiellement en raison de son faible
coût et de sa bonne conductivité électrique et thermique.
Le graphite forme avec le cuivre une matière composite possédant une faible résistance mécanique, ce qui permet de minimiser les forces de soudage. De plus, en présence d'arc le graphite se combine avec l'oxygène, de l'air ou du matériau, pour former du dioxyde de carbone, limitant ainsi la formation d'oxyde de cuivre. Il est néanmoins nécessaire de limiter la teneur en graphite du matériau pour éviter une érosion trop importante de
celui-ci en présence d'un arc électrique.
Quand au nickel il contribue, à froid, à réduire la vitesse d'oxydation du cuivre et il forme avec le cuivre un alliage possédant une bonne résistance mécanique. L'introduction de nickel permet d'atteindre un compromis très acceptable entre une faible résistance de contact, donc un échauffement peu
important, une érosion modérée et un risque de soudage minimum.
Cependant, l'alliage cuivre-nickel ayant une résistivité plus élevée que celle du cuivre, la teneur en nickel ne peut excéder
une certaine valeur.
Le matériau selon l'invention est élaboré par la technique de la métallurgie des poudres. Les- poudres utilisées sont de préférence sélectionnées du point de vue de leur granulométrie
et de leur pureté, métallique ou gazeuse.
On utilise de préférence de la poudre de cuivre de forme spongieuse, de diamètre moyen inférieur à 24J m, ayant une teneur en oxygène inférieure à 2000 ppm et une pureté de 99,5 % en
éléments métalliques.
En ce qui concerne le graphite on utilise de préférence de la poudre de graphite de forme pelliculaire dont les éléments ont environ 100p m de long et environ 20/ m d'épaisseur, et dont le taux de cendres est inférieur à 0,2 ppm. La pureté du graphite permet d'améliorer les propriétés du matériau. La poudre de nickel utilisée est de forme sphérolde et de diamètre moyen
inférieur à 5 / m.
Le mélange de poudres sélectionné est homogénéisé dans des malaxeurs classiques pendant environ 4h, puis il est mis sous forme de pastilles par compression unitaire, sous une pression comprise entre 1 et 5 t/cm2. Les pastilles sont ensuite frittées dans des fours à atmosphère contrôlée contenant de 3 à 100 % d'hydrogène, de 0 à 5 % de gaz carbonique et de 0 à 92 % d'azote, pendant des durées allant de 30 mn à 2h suivant la taille des
pièces. La température de frittage peut varier de 9707C à 1030 C.
Afin de réduire le taux de porosité, une recompression est appliquée sur le matériau, suivie d'un recuit éliminant les contraintes résiduelles. Toutes ces opérations doivent être exécutées de manière à minimiser le taux d'oxygène inclus dans le matériau, évitant ainsi la formation excessive d'oxyde de cuivre
sous l'arc électrique.
Selon l'invention une pastille de contact électrique peut être
constituée par le matériau composite de la manière décrite ci-
dessus. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ce matériau peut être utilisé pour former une pastille de contact constituée de deux couches superposées. La première couche, dont l'épaisseur est comprise entre 0,1 et 0,5 mm, contient essentiellement du cuivre, tandis que la seconde couche est constituée du matériau composite cuivre - nickel carbone décrit ci-dessus. La présence d'une première couche en cuivre permet de rendre la pastille de contact brasable sur des supports conducteurs en cuivre avec un coefficient de remplissage compris entre 70 et 90 %. Les deux couches sont alors comprimées simultanément pour former la pastille de contact qui est ensuite
frittée, recomprimée et recuite de la manière déjà décrite.
Pour une meilleure compréhension de l'invention, celle-ci est illustrée par les exemples suivants, donnés à titres d'exemples
de réalisation concrets, nullement limitatifs.
Exemple 1
On utilise pour former la deuxième couche un mélange de poudres ayant la composition suivante: cuivre: 81 % nickel: 15 % carbone: 4 % On comprime ce mélange, avec une première couche en cuivre, sous une pression d'environ 4t/cm2 pendant 20 s et on place, les pastilles dans un four contenant 100 % d'hydrogène pendant environ 1h à 1000 C. Puis on recomprime le matériau sous une
pression d'environ lOt/cm2 pendant 20 s.
Le matériau ainsi obtenu a été testé en endurance électrique sur
une machine d'essai réalisant 5000 ouvertures sous 100OA (220V).
Deux contacts électriques constitués chacun du matériau ainsi obtenu étaient disposés en vis à vis. La résistance de contact moyenne a été de 1,3 mJ., l'érosion totale des deux contacts de mg. La teneur en oxygène au sein du matériau était environ de ppm.
Exemple 2
On utilise dans les mêmes conditions, le mélange suivant pour former la deuxième couche: cuivre: 91 % nickel: 5 % carbone: 4 % La résistance moyenne a été de 0,92 mlQ, l'érosion totale de deux
contacts de 230 mg.
Exemple 3
On utilise pour former la deuxième couche un mélange de poudres ayant la composition suivante: cuivre: 91 % nickel: 5 % carbone: 4 % On comprime ce mélange, avec une première couche de cuivre, sous une pression d'environ 4t/cm2 pendant 20 s et on place les pastilles dans un four contenant de l'azote hydrogéné (3 % d'hydrogène, 5 % de gaz carbonique, 92 % d'azote) pendant environ mn à 9800C. Puis on le recomprime sous une pression d'environ
lOt/cm2 pendant 20 s.
La matériau ainsi obtenu a été testé: - en endurance électrique sur une machine d'essai réalisant 5000 ouvertures sous 100 A (220 V). Deux contacts électriques constitués chacun du matériau ainsi obtenu étaient disposés en vis à vis. la résistance de contact moyenne a été de 1,05 m Q et l'érosion totale de 200 mg. La teneur en oxygène au sein du
matériau était de 340 ppm.
- en soudabilité très basse tension sur un appareil 125 A. Les courantsappliqués étaient de 3, 5, 7KA pendant 10, 30, 50 ms. Le
matériau n'a présenté qu'une tendance très faible au soudage.
- en endurance électrique sur des mini-disjoncteurs 16 A. Le
résultat de l'essai s'est avéré satisfaisant.
Les pastilles de contact utilisant le matériau composite selon l'invention sont utilisables dans tous les appareils basse
tension, disjoncteurs, contacteurs et interrupteurs.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Matériau composite fritté à base de cuivre destiné à être utilisé pour former des contacts électriques, caractérisé en ce qu'il contient 80 à 95 % en poids de cuivre, 2 à 15 % en poids de
nickel et 2 à 5 % en poids de graphite.
2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est obtenu àpartir de poudre de cuivre de forme spongieuse, de diamètre moyen inférieur à 24 p m, dont la teneur en oxygène est inférieure à 2000 ppm et dont la pureté en éléments
métalliques est de 99,5 %.
3. Matériau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en
ce qu'il est obtenu à partir de poudre de graphite de forme pelliculaire, dont les éléments ont environ 100/ m de long et p m d'épaisseur, et ayant un taux de cendres inférieur à 0,2 ppm.
4. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir de poudre de nickel de
forme sphéroïde et de diamètre moyen inférieur à 5 t m.
5. Pastille de contact caractérisée en ce qu'elle est constituée par un matériau composite selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4.
6. Pastille de contact caractérisée en ce qu'elle comporte une première couche en cuivre, dont l'épaisseur est comprise entre 0,1 et 0,5 mm et une seconde couche en matériau composite selon
l'une quelconque des revendications1 à 4, les deux couches étant
comprimées simultanément.
FR8706286A 1987-05-04 1987-05-04 Materiau composite fritte pour contact electrique et pastille de contact utilisant ledit materiau Expired - Fee Related FR2615046B1 (fr)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8706286A FR2615046B1 (fr) 1987-05-04 1987-05-04 Materiau composite fritte pour contact electrique et pastille de contact utilisant ledit materiau
DE8888400987T DE3875649D1 (de) 1987-05-04 1988-04-22 Sinterverbundmaterial fuer elektrische kontakte und kontaktpastille mit anwendung des genannten materials.
EP88400987A EP0290311B1 (fr) 1987-05-04 1988-04-22 Matériau composite fritté pour contact électrique et pastille de contact utilisant ledit matériau
US07/185,980 US4919717A (en) 1987-05-04 1988-04-25 Sintered composite material for electrical contact
YU85188A YU46107B (sh) 1987-05-04 1988-04-27 Materijal za izradu pločica za električne kontakte
JP63105366A JPS63293132A (ja) 1987-05-04 1988-04-27 焼結した電気接触用複合材料および前記材料を用いた焼触パッド
IN277/MAS/88A IN171120B (fr) 1987-05-04 1988-04-29
TNTNSN88042A TNSN88042A1 (fr) 1987-05-04 1988-05-02 Materiau composite fritte pour contact electrique et pastille de contact utilisant le dit materiau
PT87395A PT87395B (pt) 1987-05-04 1988-05-03 Processo de fabrico de pastilhas de contacto electrico de material composito sinterizado
CN198888102580A CN88102580A (zh) 1987-05-04 1988-05-03 用于电触头的烧结合成材料和采用这种材料的触头垫片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8706286A FR2615046B1 (fr) 1987-05-04 1987-05-04 Materiau composite fritte pour contact electrique et pastille de contact utilisant ledit materiau

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2615046A1 true FR2615046A1 (fr) 1988-11-10
FR2615046B1 FR2615046B1 (fr) 1992-12-31

Family

ID=9350761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8706286A Expired - Fee Related FR2615046B1 (fr) 1987-05-04 1987-05-04 Materiau composite fritte pour contact electrique et pastille de contact utilisant ledit materiau

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4919717A (fr)
EP (1) EP0290311B1 (fr)
JP (1) JPS63293132A (fr)
CN (1) CN88102580A (fr)
DE (1) DE3875649D1 (fr)
FR (1) FR2615046B1 (fr)
IN (1) IN171120B (fr)
PT (1) PT87395B (fr)
TN (1) TNSN88042A1 (fr)
YU (1) YU46107B (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716234C1 (ru) * 2018-12-18 2020-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический центр углеродных и композиционных материалов" Способ изготовления электрического контакта и композиционный электрический контакт

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3838461A1 (de) * 1988-11-12 1990-05-23 Krebsoege Gmbh Sintermetall Pulvermetallurgischer werkstoff auf kupferbasis und dessen verwendung
US5443615A (en) * 1991-02-08 1995-08-22 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Molded ceramic articles
US5223790A (en) * 1991-05-10 1993-06-29 Metricom, Inc. Current sensor using current transformer with sintered primary
CN1034451C (zh) * 1992-05-08 1997-04-02 金明君 钎焊开关铜触头制造方法
ES2142747B1 (es) * 1998-03-05 2000-12-16 Farga Lacambra S A Cobre poli-microaleado con elevada conductividad electrica y propiedads termicas y mecanicas superiores a las de las aleaciones base cobre convencionales.
AUPP773998A0 (en) * 1998-12-16 1999-01-21 Public Transport Corporation of Victoria Low resistivity materials with improved wear performance for electrical current transfer and methods for preparing same
ES2160473B1 (es) * 1999-02-08 2002-06-16 Farga Lacambra S A Fabricacion de microaleaciones de cobre.
CN111575527A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 河北工业大学 一种高分断低压电器用复合触头材料的制备方法
US11798751B2 (en) * 2021-06-30 2023-10-24 Siemens Industry, Inc. Metal contact of a residential circuit breaker including ordered ceramic microparticles
CN115948672B (zh) * 2022-11-22 2024-05-31 宁波坤铜合金材料有限公司 一种铜/碳复合材料及其制备方法和在电接触材料中的应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1000651A (en) * 1961-04-14 1965-08-11 Birmingham Small Arms Co Ltd Improvements in or relating to metal powders
FR2115865A5 (en) * 1970-11-24 1972-07-07 Duerrwaechter E Dr Doduco Carbon fibres - satd with copper or silver to form solid soln contact material
FR2274544A1 (fr) * 1973-02-26 1976-01-09 Crown Controls Corp Vehicule de manutention
EP0171339A1 (fr) * 1984-07-25 1986-02-12 Le Carbone Lorraine Procédé de fabrication de contacts électriques

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127700A (en) * 1973-10-12 1978-11-28 G. Rau Metallic material with additives embedded therein and method for producing the same
DE3226648C2 (de) * 1982-07-16 1984-12-06 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen Heterogenes Wolfram-Legierungspulver
US4622269A (en) * 1985-12-30 1986-11-11 Gte Products Corporation Electrical contact and process for making the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1000651A (en) * 1961-04-14 1965-08-11 Birmingham Small Arms Co Ltd Improvements in or relating to metal powders
FR2115865A5 (en) * 1970-11-24 1972-07-07 Duerrwaechter E Dr Doduco Carbon fibres - satd with copper or silver to form solid soln contact material
FR2274544A1 (fr) * 1973-02-26 1976-01-09 Crown Controls Corp Vehicule de manutention
EP0171339A1 (fr) * 1984-07-25 1986-02-12 Le Carbone Lorraine Procédé de fabrication de contacts électriques

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716234C1 (ru) * 2018-12-18 2020-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический центр углеродных и композиционных материалов" Способ изготовления электрического контакта и композиционный электрический контакт

Also Published As

Publication number Publication date
EP0290311B1 (fr) 1992-11-04
PT87395A (pt) 1989-05-31
DE3875649D1 (de) 1992-12-10
CN88102580A (zh) 1988-11-23
YU85188A (en) 1990-06-30
IN171120B (fr) 1992-07-25
PT87395B (pt) 1992-09-30
YU46107B (sh) 1992-12-21
FR2615046B1 (fr) 1992-12-31
EP0290311A1 (fr) 1988-11-09
JPS63293132A (ja) 1988-11-30
US4919717A (en) 1990-04-24
TNSN88042A1 (fr) 1990-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4162160A (en) Electrical contact material and method for making the same
JP3926994B2 (ja) 真空開閉器用銅−クロム系接点素材の組織制御方法及びその方法により製造された接点素材
EP0290311B1 (fr) Matériau composite fritté pour contact électrique et pastille de contact utilisant ledit matériau
US3385677A (en) Sintered composition material
JPS6232566B2 (fr)
KR970004578B1 (ko) 진공회로차단기용 접점재료의 제조방법
JP2002313196A (ja) 電気接点部材とその製法
JP2008303428A (ja) 電気接点材料の製造方法、電気接点材料および温度ヒューズ
JPH0377265B2 (fr)
CN102044347A (zh) 银铜镍陶瓷高抗熔焊合金触头材料的制备方法及其产品
CN1219090C (zh) 一种长寿命自润滑银基电接触材料
CN100487839C (zh) 少银节银型低压电器电触头材料
US3337338A (en) Tungsten powder bodies infiltrated with copper-titanium bismuth or copper-titanium-tin
US4834939A (en) Composite silver base electrical contact material
US4450135A (en) Method of making electrical contacts
GB1574098A (en) Composite powder for use in manufacturing electrical contacts
ES2789673T3 (es) Procedimiento para la preparación de un material de contacto a base de óxido de plata-estaño o de óxido de plata-zinc y material de contacto
US4874430A (en) Composite silver base electrical contact material
JPS63199842A (ja) 電極材料
CN113593992A (zh) 一种超低铬含量CuW-CuCr整体电触头及其制备方法
US3423203A (en) Tungsten-indium powder bodies infiltrated with copper
JPH0470380B2 (fr)
EP1381065A1 (fr) Matériau de contact électrique et son procédé de fabrication
KR910006114B1 (ko) 진공인터럽터(interrupter)의 전극재료와 그의 제조방법
JPH09289339A (ja) 熱電変換材料及びその製法

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse